титулка. Кодирование информации. Источник https100urokov rupredmetyurok4kodirovanieinformacii
 Скачать 1.73 Mb.
|
|
Кодирование информации Ежедневно человек сталкивается с кодированием информации. Огромное количество данных из окружающего мира поступает к нему в форме разнообразных сигналов, звуков, вкусовых и тактильных ощущений. Вместе оно составляет своеобразный код, совокупность условных обозначений. Кодирование информации – это преобразование исходных данных с помощью определенного алгоритма. Источник: https://100urokov.ru/predmety/urok-4-kodirovanie-informacii Другими словами, переход сообщения из одной формы ее в другую, согласно определенным правилам, и выражает в чем суть кодирования информации. Информация проходит кодирование в целях: упрощения сбора исходных данных; сокращения объема занимаемой памяти информационными сообщениями; удобства хранения материалов; эффективной обработки и обмена информацией; сокрытия необходимых сведений Способы кодировки Проанализируем разнообразные виды информации и особенности ее кодирования. По принципу представления все информационные сведения можно классифицировать на следующие группы: графическая; аудиоинформация (звуковая); символьная (текстовая); числовая; видеоинформация.  Способы кодирования информации обусловлены поставленными целями, а также имеющимися возможностями,методами ее дальнейшей обработки и сохранения. Одинаковые сообщения могут отображаться в виде картинок и условных знаков (графический способ), чисел (числовой способ) или символов (символьный способ). Способы кодировки.  Способы кодировки. Соответственно происходит и классификация информации по способу кодирования: - символьные сообщения включают знаки дорожного движения, сигналы светофора и т.д.; - текстовые данные – это книги, нотные записи, различные документы; - всевозможные изображения (фотографии, схемы, рисунки) представляют все многообразие графической информации. Ъ Чтобы расшифровать сообщение, отображаемое в выбранной системе кодирования информации, необходимо осуществить декодирование – процесс восстановления до исходного материала. Для успешного осуществления расшифровки необходимо знать вид кода и методы шифрования. Самыми распространенными видами кодировок информации являются следующие: - преобразование текста; - графическая кодировка; - кодирование числовых данных; - перевод звука в бинарную последовательность чисел; - видеокодирование. Различают такие методы кодирования информации как: - метод замены (подстановки) – знаки первоначального сообщения заменяются на соответствующие символы выбранного кодового алгоритма; - метод перестановки – символы оригинального текста меняются местами по определенной схеме; - метод гаммирования – к исходным обозначениям добавляется случайная последовательность других знаков. Двоичный код Самый широко используемый метод кодирования информации – двоичное кодирование. Кодирование данных двоичным кодом применяется во всех современных технологиях. Двоичный (бинарный) код - последовательность нолей и единиц. Это универсальный способ отображения любых информационных сведений (текстовых сообщений, картинок, звуковых и видеоматериалов). Сведения, закодированные в бинарном коде, очень удобно хранить, обрабатывать и передавать с одного электронного устройства на другое, в чем и заключается преимущества использования двоичного кодирования информации. Двоичное кодирование информации применяется для различных данных: - двоичное кодирование текстовой информации заключается в присвоении буквенным, цифровым и другим обозначениям определенного кода. Он записывается в компьютерной памяти цепочкой из нулей и единиц. Порядок кодирования алфавита в двоичный код с помощью стандарта ASCII является наглядным примером; - вид используемой графики влияет на то, каким образом производится двоичное кодирование графической информации; - двоичное кодирование звуковой информации происходит после дискретизации звуковой волны и присвоения каждому компоненту соответствующего бинарной цепочки чисел; - кодирование двоичным кодом видеоматериалов сочетает принципы работы со звуком и растровыми изображениями. Обработка графических изображений Кодирование текстовой, звуковой и графической информации осуществляется в целях ее качественного обмена, редактирования и хранения. Кодировка информационных сообщений различного типа обладает своими отличительными чертами, но, в целом, она сводится к преобразованию их в двоичном виде.  Рисунки, иллюстрации в книгах, схемы, чертежи и т.п. – примеры графических сообщений. Современные люди для работы с графическими данными все чаще применяют компьютерные технологии.  Суть кодирования графической и звуковой информации заключается в преобразовании ее из аналогового вида в цифровой. Кодирование графической информации – это процедура присвоения каждому компоненту изображения определенного кодового значения. Способы кодирования графической информации подчиняются методам представления изображений (растрового или векторного): - Принцип кодирования графической информации растровым способом заключается в присвоении бинарного шифра пикселям (точкам), формирующим изображение. Код содержит сведения о цветовых оттенках каждой точки. Примером служат снимки, сделанные на цифровом фотоаппарате.  - Векторная кодировка осуществляется благодаря использованию математических функций. Компонентам векторных изображений (точкам, прямым и другим геометрическим фигурам) присваивается двоичная последовательность, определяющая разнообразные параметры. Такая графика зачастую применяется в типографии.  Многим станет интересно: «В чем суть кодирования графической информации, представленной в виде 3D-изображений?» Дело в том, что работа с трехмерными данными сочетает способы растровой и векторной кодировки. Кодирование и обработка графической информации различного формата имеет как свои преимущества, так и недостатки. Метод координат Любые данные можно передать с помощью двоичных чисел, в том числе и графические изображение, представляющие собой совокупность точек. Чтобы установить соответствие чисел и точек в бинарном коде, используют метод координат. Метод координат на плоскости основан на изучении свойств точки в системе координат с горизонтальной осью Ox и вертикальной осью Oy. Точка будет иметь 2 координаты.  Если через начало координат проходит 3 взаимно перпендикулярные оси X, Y и Z, то используется метод координат в пространстве. Положение точки в таком случае определяется тремя координатами.  Система координат в пространстве Перевод чисел в бинарный код Числовой способ кодирования информации, т.е. переход информационных данных в бинарную последовательность чисел широко распространен в современной компьютерной технике. Любая числовую, символьную, графическую, аудио- и видеоинформацию можно закодировать двоичными числами. Рассмотрим подробнее кодирование числовой информации. Привычная человеку система счисления (основанная на цифрах от 0 до 9), которой мы активно пользуемся, появилась несколько сотен тысяч лет назад. Работа всей вычислительной техники организована на бинарной системе счисления. Алфавитом у нее минимальный – 0 и 1. Кодировка чисел совершается путем перехода из десятичной в двоичную систему счисления и выполнении вычислений непосредственно с бинарными числами. Кодирование и обработка числовой информации обусловлено желаемым результатом работы с цифрами. Так, если число вводится в рамках текстового файла, то оно будет иметь код символа, взятого из используемого стандарта. Для математических вычислений числовые данные преобразуются совершенно другим способом.  Принципы кодирования числовой информации, представленной в виде целых или дробных чисел (положительных, отрицательных или равных 0) отличаются по своей сути. Самый простой способ перевести целое число из десятичной в двоичную систему счисления заключается в следующем: - число нужно разделить на 2; - если частное больше 1, то необходимо продолжить деление до того момента, пока результат будет равен 0 или 1; - записать результат последней операции и остатки от деления в обратной последовательности; - полученное число и будет являться искомым кодовым значением. Одна из важнейших частей компьютерной работы – кодирование символьной информации. Все многообразие цифр, русских и латинских букв, знаков препинания, математических знаков и отдельных специальных обозначений относятся к символам. Cимвольный способ кодирования состоит в присвоении определенному знаку установленного шифра.  Источник Рассмотрим подробнее самые распространенные стандарты ASCII и Unicode – то, что применяется для кодирования символьной информации во всем мире.  Фрагмент таблицы ASCII Первоначально было установлено, что для любого знака отводится в памяти компьютера 8 бит (1 бит – это либо «0», либо «1») бинарной последовательности. Первая таблица кодировки ASCII (переводится как «американский кодовый стандарт обмена сообщениями») содержала 256 символов. Ограниченная численность закодированных знаков, затрудняющая межнациональный обмен данными, привела к необходимости создания стандарта Unicode, основанного на ASCII. Эта международная система кодировки содержит 65536 символов. Закодировать огромное количество всевозможных обозначений стало возможным благодаря использованию 16-битного символьного кодирования. Кодирование символьной и числовой информации принципиально отличается. Для ввода-вывода цифр на монитор или использовании их в текстовом файле происходит преобразование их согласно системе кодировки. В процессе арифметических действий число имеет совершенно другое бинарное значение, потому что оно переходит в двоичную систему счисления, где и совершаются все вычислительные действия. Выбирать способ кодирования информации – графический, числовой или символьный необходимо отталкиваясь от цели кодировки. Например, число «21» можно ввести в компьютерную память цифрами или буквами «двадцать один», слово «ЗИМА» можно передать русскими буквами «зима» или латинскими «ZIMA», штрих-код товара передается изображением и цифрами. Преобразование звука Компьютерные технологии успешно внедряются в различные сферы деятельности, включая кодирование и обработку звуковой информации. С физической точки зрения, звук – это аналоговый сплошной сигнал. Процесс его перевода в ряд электрических импульсов называется кодированием звуковой информации. Задачи, которые необходимо решить для успешной оцифровки сигнала: - дискретизировать (разделить аудиоданные на элементарные участки путем измерения колебаний воздуха через одинаковые интервалы времени); - оцифровать (присвоить каждому элементу числовой код).  Преобразование звука: а) аналоговый сигнал; б)дискретный сигнал. Различают следующие методы кодирования звуковой информации: - Метод FM. Суть его сводится к разделению звука аналого-цифровыми преобразователями (АЦП) на одинаковые простейшие элементы, которые в дальнейшем кодируются бинарным кодом. Несовершенство метода FM проявляется в низком качестве звукозаписи из-за потери некоторого объема исходного звукового сообщения. - Метод Wave-Table (таблично-волновой) позволяет получить высококачественный продукт, поскольку разработанные таблицы сэмплов (образцов «живых» звуков) позволяют выразить бинарными числами разнообразные параметры поступающего сигнала. Обработка текста Текст – осмысленный порядок знаков. С использованием компьютера кодирование и обработка текстовой информации (набор, редактирование, обмен и сохранение письменного текста) значительно упростилось. Кодирование текстовой информации – присвоение любому символу текста кода из кодировочной системы. Различают следующие стандарты кодировки: - ASCII – первая международная система кодировки, содержащая коды на 256 знаков. - Unicode – расширенный стандарт ASCII, превышающий ее размером в 256 раз. - КОИ-8, СР1251, СР866, ISO – русские таблицы кодировки букв. При этом следует понимать, что документ, закодированный одним стандартом, не будет читаться в другом. В задачах на кодирование текстовой информации часто встречаются следующие понятия: - мощность алфавита; - единицы измерения памяти (биты и байты). Например, мощность алфавита ASCII составляет 256 символов. При этом один знак занимает 8 бит (или 1 байт) памяти, а Unicode – 35536 символов и 16 бит (или 2 байта) соответственно. |